میکروسکوپ تونلی

STM ( scanning tunneling microscope )

STM ( scanning tunneling microscope )

میکروسکوپ تونلی روبشی STM ( scanning tunneling microscope ) :  براساس روبش سطح رسانا به‌وسیله ی نوک بسیار باریک در حد چند نانومتر و تغییر در میزان جریان عبوری برحسب فاصله کار می‌کند. با این میکروسکوپ می‌توان نحوه آرایش اتمها در سطح شبکه را به تصویر کشید. به عبارت دیگر تصویر ایجاد شده نشان دهنده آرایش فضایی نوار رسانش فلز یا نیمه هادی است. یعنی به طور کلی این آنالیز برای تحلیل سطح نمونه و فهمیدن پستی و بلندی های سطح نمونه و در دقت های بالاتر برای دیدن چینش اتم های سطحی نمونه به کار می رود.

میکروسکوپ تونلی

بطور کلی STM، دارای اجزای زیر است:

نگهدارنده نمونه

سوزن و مجموعه مرتبط با آن

کنترل کننده الکترونیکی

رایانه جهت کنترل کننده الکترونیکی

نرم افزار جهت پردازش تصویر

 

طرز کار دقیق تر این میکروسکوپ بدین صورت است که در میکروسکوپ تونلی روبشی، سطح نمونه بوسیله سوزنی نوک تیز، بنام تیپ یا پروب روبش می‌شود. نوک یک پروب سالم و ایده آل، بسیار تیز بوده، بطوریکه در نوک آن تنها یک اتم جای می گیرد؛ بنابراین از حساسیت بسیار بالایی برخوردار است و به دلیل ابعاد بسیار کوچک خود می‌تواند در حد نانومتر، کوچکترین پستی یا بلندی ها را در سطح نمونه آنالیز نماید و با استفاده از تجهیزات و نرم افزارهای موجود در دستگاه، داده های بدست آمده را بصورت تصویر بر نمایشگر نمایش دهد. این پروب در فاصله بسیار کم از سطح نمونه قرار می گیرد ولی با آن تماس ندارد. حال بین این سوزن و سطح مورد بررسی اختلاف ولتاژ برقرار می گیرد. در حالت کلی تبادل بار بین دو رسانا که با هم در تماس نیستند برقرار نمی گیرد اما اگر فاصله خالی بین دو رسانا بسیار کم باشد (مانند حالت کار میکروسکوپ تونلی روبشی) جریانی برقرار می گردد که حاصل از جهش الکترون هاست که به آن جریان تونل زنی می گویند. بدیهیست هر چه این فاصله کمتر باشد، جریان تونل زنی بیشتر است. پس با حرکت سوزن STM روی سظح نمونه از نقاط برجسته تر نمونه جریان بیشتری برقرار می شود و مقدار این جریان با ارتفاع سطح نسبت مستقیم دارد. پس با اندازه گیری جریان آمده از هر نقطه به سوزن ارتفاع آن معلوم می گردد. در نهایت با حرکت سوزن روی تمام سطح مورد نظر می توان نقشه ی کامل سطح را بدست آورد.

در نمونه های غیر رسانا در صورت نیاز به استفاده از این میکروسکوپ، ابتدا لایه بسیار نازکی در حد نانومتر از یک فلز روی سطح نمونه نشانده می شود، سپس نمونه مورد بررسی در میکروسکوپ تونلی روبشی قرار می گیرد.

میکروسکوپ تونلی میکروسکوپ تونلی

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *